JP4455432B2 - Ion milling apparatus and ion milling method - Google Patents

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JP4455432B2 JP2005200442A JP2005200442A JP4455432B2 JP 4455432 B2 JP4455432 B2 JP 4455432B2 JP 2005200442 A JP2005200442 A JP 2005200442A JP 2005200442 A JP2005200442 A JP 2005200442A JP 4455432 B2 JP4455432 B2 JP 4455432B2
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  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Description

本発明は、走査顕微鏡(SEM)や透過型顕微鏡(TEM)などで観察される試料を作製するためのイオンミリング装置およびイオンミリング方法に関する。   The present invention relates to an ion milling apparatus and an ion milling method for producing a sample observed with a scanning microscope (SEM), a transmission microscope (TEM), or the like.

イオンミリング装置は、金属,ガラス,セラミックなどの表面あるいは断面を、アルゴンイオンビームを照射するなどして研磨するための装置であり、電子顕微鏡により試料の表面あるいは断面を観察するための前処理装置として好適である。   An ion milling device is a device for polishing the surface or cross section of metal, glass, ceramic, etc. by irradiating an argon ion beam, etc., and a pretreatment device for observing the surface or cross section of a sample with an electron microscope It is suitable as.

電子顕微鏡による試料の断面観察において、従来は観察したい部位の近傍を例えばダイヤモンドカッター,糸のこぎり等を使用して切断した後、切断面を機械研磨し、電子顕微鏡用の試料台に取り付けて像を観察していた。   In cross-sectional observation of a sample using an electron microscope, conventionally, the vicinity of the part to be observed is cut using, for example, a diamond cutter, a thread saw, etc., and then the cut surface is mechanically polished and attached to a sample stage for an electron microscope. I was observing.

機械研磨の場合、例えば高分子材料やアルミニウムのように柔らかい試料では、観察表面がつぶれる、あるいは研磨剤の粒子によって深い傷が残るといった問題があった。又、例えばガラスあるいはセラミックのように固い試料では研磨が難しく、柔らかい材料と固い材料とが積層された複合材料では、断面加工が極めて難しいという問題があった。   In the case of mechanical polishing, for example, a soft sample such as a polymer material or aluminum has a problem that the observation surface is crushed or deep scratches remain due to abrasive particles. In addition, for example, a hard sample such as glass or ceramic is difficult to polish, and a composite material in which a soft material and a hard material are laminated has a problem that cross-sectional processing is extremely difficult.

これに対し、イオンミリングは、柔らかい試料でも表面の形態がつぶれることなく加工できる、固い試料および複合材料の研磨が可能である。鏡面状態の断面を容易に得ることができるという効果がある。   In contrast, ion milling enables polishing of hard samples and composite materials that can be processed without damaging the surface morphology even with soft samples. There is an effect that a mirror-shaped cross section can be easily obtained.

特許文献1には、イオンミリング装置の試料ホルダおよびホルダ固定具に関して記載されている。   Patent Document 1 describes a sample holder and a holder fixture of an ion milling apparatus.

特許文献2には、真空チャンバ内に配置され、試料にイオンビームを照射するためのイオンビーム照射手段と、前記真空チャンバ内に配置され、前記イオンビームにほぼ垂直な方向の傾斜軸をもつ傾斜ステージと、その傾斜ステージ上に配置され、前記試料を保持する試料ホルダと、前記傾斜ステージ上に位置し、前記試料を照射するイオンビームの一部を遮る遮蔽材とを具えた試料作製装置であり、前記傾斜ステージの傾斜角を変化させながら、前記イオンビームによる試料加工を行うようにし、試料の位置調整用の光学顕微鏡が試料ステージ引出し機構の上端部に取り付けられた試料作製装置が記載されている。   In Patent Document 2, an ion beam irradiation means for irradiating a sample with an ion beam disposed in a vacuum chamber and an inclination having an inclination axis disposed in the vacuum chamber and in a direction substantially perpendicular to the ion beam. A sample preparation apparatus comprising a stage, a sample holder disposed on the inclined stage and holding the sample, and a shielding material positioned on the inclined stage and blocking a part of an ion beam that irradiates the sample There is described a sample preparation apparatus in which a sample processing by the ion beam is performed while changing an inclination angle of the inclination stage, and an optical microscope for adjusting the position of the sample is attached to an upper end portion of the sample stage drawing mechanism. ing.

特開平9−293475号公報JP-A-9-293475 特開2005−91094号公報JP 2005-91094 A

従来のイオンミリング装置では、ミリングされた試料を固定した試料ホルダをSEM試料台支持部に取り付けるに際して、試料ホルダとSEM試料台支持部との間に取り付けのためのSEM試料台を設け、SEM試料台にミリングされた試料を固定した試料ホルダを接着固定しており、両者間の距離が長くなる、面倒な作業という問題があった。   In a conventional ion milling apparatus, when a sample holder to which a milled sample is fixed is attached to an SEM sample stage support part, an SEM sample stage for attachment is provided between the sample holder and the SEM sample stage support part. The sample holder which fixed the sample milled to the stand was adhered and fixed, and there was a problem that the distance between the two became long and the work was troublesome.

本発明は、かかる点に鑑みて、試料を固定した試料ホルダをSEM試料台支持部に取り付けるに際して、試料ホルダとSEM試料台支持部との間に取り付けのために用いられて来たSEM試料台を設けることなく取り付けることができ、以って両者間の距離を短くし、試料ホルダをSEM試料台支持部に近接配置できるようにすること、ミリングされた試料を容易にSEMで観察できることを目的とする。   In view of this point, the present invention provides an SEM sample stage that has been used for attachment between the sample holder and the SEM sample stage support part when the sample holder to which the sample is fixed is attached to the SEM sample stage support part. The purpose is to reduce the distance between the two so that the sample holder can be placed close to the SEM sample stage support, and to easily observe the milled sample with the SEM. And

本発明は、真空チャンバに取り付けられ、試料にイオンビームを照射するイオンビーム源と、試料を固定する試料ホルダと、前記試料ホルダを固定する試料ホルダ固定具と、前記試料ホルダ、該試料ホルダに固定された試料の一部を遮蔽するマスク、前記試料ホルダを回転する試料回転機構および前記マスクと試料との遮蔽位置関係を調整するマスク位置調整部から構成される試料マスクユニットと、および前記マスクと試料との遮蔽位置関係を観測する光学顕微鏡とを備えたイオンミリング装置において、
前記試料ホルダは、角が面取りされた断面形状とされ、前記試料回転機構に取り付けられたとき前記試料回転機構によって回転可能とされ、
前記試料ホルダの断面の一面側が試料固定面とされ、
前記試料ホルダの前記試料固定面と垂直に接する面であって、前記試料の研磨されて観察される面の裏側の面に、SEM試料台支持部が備えるおねじ部直接ねじ挿入されるめねじ穴が設けられ
当該めねじ穴は、前記おねじ部直接ねじ挿入されることによって、試料を固定した前記試料ホルダSEM試料台を介さずに直接SEM試料台に固定できるようにされたこと
を特徴とするイオンミリング装置を提供する。
The present invention provides an ion beam source that irradiates a sample with an ion beam, a sample holder that fixes the sample, a sample holder fixture that fixes the sample holder, the sample holder, and the sample holder A mask that shields a part of the fixed sample, a sample rotation mechanism that rotates the sample holder, a sample mask unit that includes a mask position adjustment unit that adjusts a shielding positional relationship between the mask and the sample, and the mask In an ion milling device equipped with an optical microscope for observing the shielding positional relationship between the sample and the sample,
The sample holder has a cross-sectional shape with chamfered corners, and can be rotated by the sample rotation mechanism when attached to the sample rotation mechanism.
One surface side of the cross section of the sample holder is a sample fixing surface,
A said surface in contact with the sample fixing surface perpendicular of the sample holder, the rear surface of the polished to a surface to be observed of the sample, because the male screw portion provided in the SEM sample stage support is screw inserted directly Screw holes are provided ,
The female screw hole, the male screw portion by being threaded directly inserted, wherein the sample holder into which a sample was fixed is to be fixed directly to the SEM sample stage without using the SEM sample stage An ion milling device is provided.

本発明によれば、試料を固定した試料ホルダをSEM試料台支持部に取り付けるに際して、試料ホルダとSEM試料台支持部との間に取り付けのために用いられて来たSEM試料台を設けることなく取り付けることができ、以って両者間の距離を短くし、試料ホルダをSEM試料台支持部に近接配置できるようにすること、ミリングされた試料を容易にSEMで観察できるようにすることができる。 According to the present invention, when the sample holder to which the sample is fixed is attached to the SEM sample stage support part, the SEM sample stage that has been used for attachment is not provided between the sample holder and the SEM sample stage support part. It can be attached, and therefore the distance between the two can be shortened so that the sample holder can be placed close to the SEM sample stage support, and the milled sample can be easily observed with the SEM. .

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明によるイオンミリング装置の構成を示したものであり、試料マスクユニットと試料ホルダ固定具が真空チャンバの内部に設置されている状態を示している。以下では、イオン源からアルゴンイオンビームを照射する場合について説明する。従って、以下でイオンビームはアルゴンイオンビームを意味するが、本実施例はアルゴンイオンビームに限定されない。   FIG. 1 shows a configuration of an ion milling apparatus according to the present invention, and shows a state in which a sample mask unit and a sample holder fixture are installed inside a vacuum chamber. Below, the case where an argon ion beam is irradiated from an ion source is demonstrated. Therefore, hereinafter, the ion beam means an argon ion beam, but the present embodiment is not limited to the argon ion beam.

アルゴンイオンのイオン源1におけるアルゴンイオンの電流密度は、イオン源制御部7で制御される。真空チャンバ15は真空排気系制御部9にて真空排気系6を制御して真空又は大気の状態にでき、その状態を保持できる。   The current density of argon ions in the ion source 1 of argon ions is controlled by the ion source controller 7. The vacuum chamber 15 can be in a vacuum or atmospheric state by controlling the vacuum exhaust system 6 by the vacuum exhaust system controller 9 and can maintain the state.

試料微動ベース5は、試料を固定する試料ホルダ23を固定し、イオンビームの光軸に対して任意の角度に回転傾斜できるように構成されており、回転傾斜させる方向と傾斜角度は、試料微動制御部8により制御される。試料微動ベース5を回転傾斜させることにより、試料ホルダ23に固定されている試料3をイオンビームの光軸に対して所定の角度に設定することができる。また、試料マスクユニット微動機構4は、イオンビームの光軸に対して横方向の前後左右、すなわち、X方向とY方向に移動できるように構成される。 The sample fine movement base 5 is configured to fix the sample holder 23 for fixing the sample 3 and to be able to rotate and tilt at an arbitrary angle with respect to the optical axis of the ion beam. It is controlled by the fine movement control unit 8. By rotating and tilting the sample fine movement base 5, the sample 3 fixed to the sample holder 23 can be set at a predetermined angle with respect to the optical axis of the ion beam. Further, the sample mask unit fine movement mechanism 4 is configured to be movable in the front-rear and left-right directions, that is, in the X direction and the Y direction with respect to the optical axis of the ion beam.

試料微動ベース5は、真空チャンバ15の容器壁の一部を兼ねるフランジ10に回転機構を介して配置されており、フランジ10をリニアガイド11に沿って引き出して真空チャンバ15を大気状態に開放した時に、試料微動ベース5が真空チャンバの外部へ引き出されるように構成されている。このようにして、試料ステージ引出機構が構成される。   The sample fine movement base 5 is disposed on a flange 10 that also serves as a part of the container wall of the vacuum chamber 15 via a rotation mechanism, and the flange 10 is pulled out along the linear guide 11 to open the vacuum chamber 15 to an atmospheric state. Sometimes, the sample fine movement base 5 is configured to be pulled out of the vacuum chamber. In this way, the sample stage drawing mechanism is configured.

試料マスクユニット本体の構成を図2により説明する。図2の(a)は平面図、(b)は側面図である。実施例では、少なくとも試料ホルダ23とその回転機構、マスク2とその微調整機構とを一体に構成したものを試料マスクユニット(本体)21と称する。図2では、試料ホルダ23の回転機構として試料ホルダ回転リング22と試料ホルダ回転ねじ28が備えられており、イオンビームの光軸に対して、垂直に試料ホルダを回転できるようにしている。   The configuration of the sample mask unit main body will be described with reference to FIG. 2A is a plan view, and FIG. 2B is a side view. In the embodiment, a configuration in which at least the sample holder 23 and its rotation mechanism, and the mask 2 and its fine adjustment mechanism are integrally formed is referred to as a sample mask unit (main body) 21. In FIG. 2, a sample holder rotating ring 22 and a sample holder rotating screw 28 are provided as a rotating mechanism of the sample holder 23 so that the sample holder can be rotated perpendicularly to the optical axis of the ion beam.

試料マスクユニット21は、マスクの位置と回転角を微調整できる機構を持ち、試料マスクユニット微動機構4に取り付け、取り外しができる。   The sample mask unit 21 has a mechanism that can finely adjust the position and rotation angle of the mask, and can be attached to and detached from the sample mask unit fine movement mechanism 4.

マスク2はマスクホルダ25にマスク固定ねじ27により固定される。マスクホルダ25はマスク微調整機構(すなわちマスク位置調整部)26を操作することによってリニアガイド24に沿って移動し、これにより試料3とマスク2の位置が微調整される。試料ホルダ23は、下部側より試料ホルダ回転リング22に挿入され固定される。試料3は試料ホルダ23に接着固定される。試料ホルダ位置制御機構30により試料ホルダ23の高さ方向の位置を調整し、試料ホルダ23をマスク2に密着させる。   The mask 2 is fixed to the mask holder 25 by a mask fixing screw 27. The mask holder 25 moves along the linear guide 24 by operating a mask fine adjustment mechanism (that is, a mask position adjustment unit) 26, thereby finely adjusting the positions of the sample 3 and the mask 2. The sample holder 23 is inserted and fixed to the sample holder rotating ring 22 from the lower side. The sample 3 is bonded and fixed to the sample holder 23. The position of the sample holder 23 in the height direction is adjusted by the sample holder position control mechanism 30, and the sample holder 23 is brought into close contact with the mask 2.

試料ホルダ回転リング22は、試料ホルダ回転ねじ28を回すことによって回転するように構成されており、逆回転はばね29のばね圧で戻るようになっている。   The sample holder rotating ring 22 is configured to rotate by turning the sample holder rotating screw 28, and the reverse rotation is returned by the spring pressure of the spring 29.

図3は、試料マスクユニット21の他の例を示す。この例にあっては、試料ホルダ固定金具35を使用しており、他の構成は図2に示す例と基本的に同一である。図3(a)は、試料3を固定した試料ホルダ23を試料マスクユニット21内に装着した状態を示し、図3(b)は試料3を固定した試料ホルダ23を試料マスクユニット21から取り外した状態を示す。   FIG. 3 shows another example of the sample mask unit 21. In this example, the sample holder fixing bracket 35 is used, and the other configuration is basically the same as the example shown in FIG. FIG. 3A shows a state in which the sample holder 23 to which the sample 3 is fixed is mounted in the sample mask unit 21, and FIG. 3B shows that the sample holder 23 to which the sample 3 is fixed is removed from the sample mask unit 21. Indicates the state.

図4は試料3を固定した試料ホルダ23の詳細を示す図であり、図4(a)は試料3を固定した試料ホルダ23の正面51にSEM試料台支持部への固定用ねじ穴52を設けた状態を示す図であり、図4(b)は当該試料ホルダ23をSEM試料台支持部34に取り付けた状態を示す図である。   FIG. 4 is a diagram showing details of the sample holder 23 to which the sample 3 is fixed. FIG. 4A is a front view 51 of the sample holder 23 to which the sample 3 is fixed. FIG. 4B is a diagram showing a state in which the sample holder 23 is attached to the SEM sample stage support 34.

これらの図に示すように、試料ホルダ23の裏面(試料3の鏡面研磨面39の反対側の面)51にSEM試料台支持部への固定用ねじ穴52が設けられる。図4(b)に示すように、SEM試料台支持部34には上述のねじ穴52に直接ねじ挿入されるねじ部53が設けてあり、ねじ部53はねじ穴52に直接ねじ挿入される。   As shown in these drawings, a screw hole 52 for fixing to the SEM sample stage support portion is provided on the back surface 51 of the sample holder 23 (the surface opposite to the mirror polished surface 39 of the sample 3). As shown in FIG. 4B, the SEM sample stage support part 34 is provided with a screw part 53 that is directly screwed into the screw hole 52, and the screw part 53 is screwed directly into the screw hole 52. .

図6は、SEM試料台支持部34に試料ホルダ23をねじ部53およびねじ穴52によって直接ねじ挿入(ねじ螺合)し、固定した状態を示す。この状態でSEMによる試料3の研磨面の観察がなされることになる。   FIG. 6 shows a state in which the sample holder 23 is directly screwed (screwed) into the SEM sample stage support portion 34 through the screw portion 53 and the screw hole 52 and fixed. In this state, the polished surface of the sample 3 is observed by SEM.

図5は、本実施例との比較のために従来例の構造を示す図である。従来例にあっては、SEM試料台支持部34に設けたねじ部54は直接ねじ穴52にねじ挿入されず、中間材であるSEM試料台33を設け、SEM試料台33に設けられ、直接ねじ穴52にねじ挿入されるねじ部(図示せず)をSEM試料台33に設けて当該ねじ部をねじ穴52にねじ挿入することを行っていた。従って、試料3とSEM試料台支持部34との間の距離が長くなるという不都合があった。本実施例にあってはねじ穴52にSEM試料台支持部34に設けたねじ部53を直接ねじ挿入しているので試料3とSEM試料台支持部34との間を距離を小さくできるメリットがある。又、SEM試料台にミリングされた試料を固定した試料ホルダを接着固定する面倒な作業もしなくてよい。   FIG. 5 is a diagram showing a structure of a conventional example for comparison with the present embodiment. In the conventional example, the screw part 54 provided on the SEM sample stage support part 34 is not directly screwed into the screw hole 52, but the SEM sample stage 33 which is an intermediate material is provided and provided on the SEM sample stage 33. A screw portion (not shown) to be inserted into the screw hole 52 is provided on the SEM sample stage 33 and the screw portion is inserted into the screw hole 52. Therefore, there is a disadvantage that the distance between the sample 3 and the SEM sample stage support 34 becomes long. In this embodiment, since the screw part 53 provided on the SEM sample stage support part 34 is directly screwed into the screw hole 52, there is an advantage that the distance between the sample 3 and the SEM sample stage support part 34 can be reduced. is there. Further, the troublesome work of bonding and fixing the sample holder that fixes the sample milled on the SEM sample stage is not required.

以上のように、試料ホルダ23の裏面51であって、前記試料3の研磨されて観察される面39の反対側に面した面に、SEM試料台支持部34に設けたねじ部53が直接ねじ挿入されるねじ穴52が設けられる。そして、当該ねじ部53を当該ねじ穴52に直接ねじ挿入することによって試料3を固定した試料ホルダ23を中間材(例えば、従来例におけるSEM試料台33)を介さずに直接SEM試料台支持部34に固定することができる。 As described above, a back surface 51 of the sample holder 23, the surface facing the opposite side of the polished to a surface 39 to be observed in the sample 3, the screw portion 53 provided on SEM sample stage support 34 are directly A screw hole 52 into which a screw is inserted is provided . Then, by directly inserting the screw portion 53 into the screw hole 52 , the sample holder 23 to which the sample 3 is fixed is directly supported by the SEM sample table without using an intermediate material (for example, the SEM sample table 33 in the conventional example). It can be fixed to the part 34.

図7は、試料の断面とマスクを平行にする方法を示した説明図である。
試料ホルダ回転ねじ28を回してX1方向の位置調整を行い、試料3の断面とマスク2の稜線が平行になるよう後述するようにして顕微鏡下で微調整する。このとき、試料3の断面がマスクより僅かに突出、例えば50μm程度突出するようにマスク微調整機構26を回して設定する。
FIG. 7 is an explanatory view showing a method of making the cross section of the sample parallel to the mask.
The sample holder rotating screw 28 is rotated to adjust the position in the X1 direction, and fine adjustment is performed under the microscope as described later so that the cross section of the sample 3 and the ridge line of the mask 2 are parallel. At this time, the fine adjustment mechanism 26 is set so that the cross section of the sample 3 slightly protrudes from the mask, for example, approximately 50 μm.

図8は、試料ステージ引出機構30の構成を示す。試料ステージ引出機構30は、リニアガイド11とこれに固着されたフランジ10からなり、フランジ10に固着された試料微動ベース5は、リニアガイド10に沿って真空チャンバ15から引き出される。この操作に伴って、試料微動ベース5に設置された、試料マスクユニット21を設置した試料マスクユニット微動機構4が、すなわちマスク2,試料ホルダ23,試料3が真空チャンバ15から一体的に引き出される。   FIG. 8 shows the configuration of the sample stage drawing mechanism 30. The sample stage drawing mechanism 30 includes a linear guide 11 and a flange 10 fixed to the linear guide 11, and the sample fine movement base 5 fixed to the flange 10 is drawn from the vacuum chamber 15 along the linear guide 10. In accordance with this operation, the sample mask unit fine movement mechanism 4 provided with the sample mask unit 21 installed on the sample fine movement base 5, that is, the mask 2, the sample holder 23, and the sample 3 are pulled out from the vacuum chamber 15 integrally. .

本実施例において、試料マスクユニット21を設置した試料マスクユニット微動機構4は、試料微動ベース5に着脱自在に固定される構成を有する。従って、試料マスクユニット21を設置した試料マスクユニット微動機構4が真空チャンバ15の外部に引き出されると、試料マスクユニット21を設置した試料マスクユニット微動機構4を試料微動ベース5から着脱可能状態とされる。(試料マスクユニット21の着脱スタンバイ)
図8は、このような着脱自在の状態から、試料マスクユニット21を設置した試料マスクユニット微動機構4が着脱された状態を示す。この着脱は人手によって、もしくは適当な器具によって行う。
In this embodiment, the sample mask unit fine movement mechanism 4 provided with the sample mask unit 21 has a configuration that is detachably fixed to the sample fine movement base 5. Therefore, when the sample mask unit fine movement mechanism 4 provided with the sample mask unit 21 is pulled out of the vacuum chamber 15, the sample mask unit fine movement mechanism 4 provided with the sample mask unit 21 is made detachable from the sample fine movement base 5. The (Removal standby of sample mask unit 21)
FIG. 8 shows a state in which the sample mask unit fine movement mechanism 4 provided with the sample mask unit 21 is detached from such a detachable state. This attachment / detachment is performed manually or with an appropriate instrument.

一方、マスク2と試料3との遮蔽位置関係を観測する光学顕微鏡40は、図9に示すように、真空チャンバ15から別体に構成され、任意の場所に配置することが可能とされる。そして、光学顕微鏡40は、周知のルーペ12、ルーペ微動機構13を備える。更に、光学顕微鏡40は、観測台41上に、図8に示すように真空チャンバ15から取り外された試料マスクユニット21を設置した試料マスクユニット微動機構4を装着するための固定台42が設けてあり、図9に示すように位置決め用の軸と穴によって再現性のある決まった位置に試料マスクユニット21を設置した試料マスクユニット微動機構4固定台42上に設置される。 On the other hand, as shown in FIG. 9, the optical microscope 40 for observing the shielding positional relationship between the mask 2 and the sample 3 is configured separately from the vacuum chamber 15 and can be arranged at an arbitrary location. The optical microscope 40 includes a known loupe 12 and a loupe fine movement mechanism 13. Further, the optical microscope 40 is provided with a fixed base 42 on the observation table 41 for mounting the sample mask unit fine movement mechanism 4 with the sample mask unit 21 removed from the vacuum chamber 15 as shown in FIG. There Te, the sample mask unit fine movement mechanism 4 established a sample mask unit 21 in the reproducible fixed position by the shaft and the hole for positioning as shown in FIG. 9 is placed on the fixed base 42.

図10は、試料マスクユニット21を設置した試料マスクユニット微動機構4を固定台42上に固定した状態を示す。   FIG. 10 shows a state in which the sample mask unit fine movement mechanism 4 on which the sample mask unit 21 is installed is fixed on the fixed base 42.

図11は、試料3の断面研磨したい部位をイオンビーム中心に合わせる方法を示した説明図である。感光紙等を試料ホルダ23に取り付け、イオンビームを照射することによりできた痕、すなわちビーム中心とルーペの中心をルーペ微動機構13でX2,Y2を駆動して合わせておく。図3で試料3を設置した後の試料マスクユニット本体21を設置した試料マスクユニット微動機構4を固定台42に設置する。固定台42のX3,Y3方向の位置を調整してルーペ中心に合わせることで、イオンビーム中心と断面研磨したい部位を合わせることができる。   FIG. 11 is an explanatory diagram showing a method of aligning a portion of the sample 3 whose cross section is to be polished with the center of the ion beam. A photosensitive paper or the like is attached to the sample holder 23, and the trace formed by irradiating the ion beam, that is, the center of the beam and the center of the loupe are driven by the loupe fine movement mechanism 13 to drive X2 and Y2. The sample mask unit fine movement mechanism 4 on which the sample mask unit main body 21 after the sample 3 is installed in FIG. By adjusting the position of the fixing base 42 in the X3 and Y3 directions to match the center of the loupe, it is possible to match the center of the ion beam and the part to be cross-polished.

このように、マスク2と試料3との遮蔽位置関係の調整時に、試料マスクユニット21を設置した試料マスクユニット微動機構4は、試料微動ベース5から取り外されて光学顕微鏡40の固定台42に装着され、マスク2は試料3に対する遮蔽位置関係がマスク位置調整部(マスク微調整機構)によって調整される。   Thus, when adjusting the shielding position relationship between the mask 2 and the sample 3, the sample mask unit fine movement mechanism 4 provided with the sample mask unit 21 is detached from the sample fine movement base 5 and mounted on the fixed base 42 of the optical microscope 40. Then, the mask 2 has its shielding position relative to the sample 3 adjusted by a mask position adjustment unit (mask fine adjustment mechanism).

図12は、イオンビームで試料3の断面を鏡面研磨する方法を示した説明図である。アルゴンイオンビームを照射すると、マスク2で覆われていない試料3をマスク2に沿って、深さ方向に取り除くことができ、且つ、試料3の断面の表面を鏡面研磨することができる。   FIG. 12 is an explanatory diagram showing a method of mirror polishing the cross section of the sample 3 with an ion beam. When the argon ion beam is irradiated, the sample 3 not covered with the mask 2 can be removed along the mask 2 in the depth direction, and the surface of the cross section of the sample 3 can be mirror-polished.

このように、イオンミリング時に試料に対する遮蔽位置関係が調整されたマスク2を備えた試料マスクユニット21を設置した試料マスクユニット微動機構4が試料微動ベース5に戻され、装着されることになる。   In this way, the sample mask unit fine movement mechanism 4 provided with the sample mask unit 21 including the mask 2 in which the shielding positional relationship with respect to the sample is adjusted during ion milling is returned to the sample fine movement base 5 and attached.

以上のように、マスク2と試料3との遮蔽位置関係の調整時に、試料マスクユニット21を設置した試料マスクユニット微動機構4を試料微動ベース5から取り外して光学顕微鏡40の固定台42に装着し、マスクの試料3に対する遮蔽位置関係を調整し、イオンミリング時に、試料に対する遮蔽位置関係が調整されたマスク2を備えた試料マスクユニット21を設置した試料マスクユニット微動機構4を真空チャンバ15内に戻し、試料微動ベース5に装着するようにしたイオンミリング方法が構成される。   As described above, when adjusting the shielding positional relationship between the mask 2 and the sample 3, the sample mask unit fine movement mechanism 4 on which the sample mask unit 21 is installed is detached from the sample fine movement base 5 and mounted on the fixed base 42 of the optical microscope 40. The sample mask unit fine movement mechanism 4 in which the sample mask unit 21 provided with the mask 2 having the adjusted mask position relative to the sample is adjusted in the vacuum chamber 15 is adjusted during ion milling. An ion milling method is provided that is returned to and mounted on the sample fine movement base 5.

近年、特に半導体分野で、複合材料を電子顕微鏡で断面観察することが重要となってきており、複合材料の断面を鏡面研磨する重要性が増している。本実施例により、試料の断面観察したい部位にマスクを精度よく、容易に設定することが可能になった。本実施例において、複数個のマスク試料ユニット21を備えるようにすれば、あらかじめ多くの試料をマスク位置が微調整された状態で準備することが可能になり、きわめて効率的である。   In recent years, particularly in the semiconductor field, it has become important to observe a cross-section of a composite material with an electron microscope, and the importance of mirror-polishing the cross-section of the composite material has increased. According to the present embodiment, it becomes possible to set the mask accurately and easily at the site where the cross section of the sample is to be observed. In the present embodiment, if a plurality of mask sample units 21 are provided, it is possible to prepare a large number of samples in a state where the mask position is finely adjusted in advance, which is very efficient.

本発明の一実施例によるイオンミリング装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the ion milling apparatus by one Example of this invention. 試料マスクユニットの概略構成図である。It is a schematic block diagram of a sample mask unit. 試料マスクユニットの他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of a sample mask unit. 試料を固定した試料ホルダの構成図である。It is a block diagram of the sample holder which fixed the sample. 従来の試料ホルダの構成図である。It is a block diagram of the conventional sample holder. 本実施例の試料ホルダをSEM試料台支持部に取り付けた状態を示す図である。It is a figure which shows the state which attached the sample holder of a present Example to the SEM sample stand support part. 試料の断面とマスクを平行にする方法を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the method of making the cross section of a sample and a mask into parallel. 試料微動ベースを引き出し、試料マスクユニットを設置した試料マスクユニット微動機構を着脱した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which pulled out the sample fine movement base and attached / detached the sample mask unit fine movement mechanism which installed the sample mask unit. 別体と設けられた光学顕微鏡に試料マスクユニットを設置した試料マスクユニット微動機構を装着する状態を示す図である。It is a figure which shows the state which mounts | wears with the sample mask unit fine movement mechanism which installed the sample mask unit in the optical microscope provided separately. 試料マスクユニットを設置した試料マスクユニット微動機構を光学顕微鏡に装着した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which mounted | wore the optical microscope with the sample mask unit fine movement mechanism which installed the sample mask unit. アルゴンイオンビーム中心と試料の断面研磨したい部位とを合わせる方法を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the method to match | combine the argon ion beam center and the site | part which wants to grind | polish the cross section of a sample. イオンミリングによる試料断面研磨方法を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the sample cross-section grinding | polishing method by ion milling.

符号の説明Explanation of symbols

1…イオン源、2…マスク、3…試料、4…試料マスクユニット微動機構、5…試料微動ベース、6…真空排気系、7…イオン源制御部、8…試料微動制御部、9…真空排気系制御部、10…フランジ、11…リニアガイド、12…ルーペ、13…ルーペ微動機構、15…真空チャンバ、21…試料マスクユニット、23…試料ホルダ、40…光学顕微鏡、41…観測台、42…固定台。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ion source, 2 ... Mask, 3 ... Sample, 4 ... Sample mask unit fine movement mechanism, 5 ... Sample fine movement base, 6 ... Vacuum exhaust system, 7 ... Ion source control part, 8 ... Sample fine movement control part, 9 ... Vacuum Exhaust system control unit, 10 ... flange, 11 ... linear guide, 12 ... loupe, 13 ... loupe fine movement mechanism, 15 ... vacuum chamber, 21 ... sample mask unit, 23 ... sample holder, 40 ... optical microscope, 41 ... observation stand, 42 ... A fixed base.

Claims (1)

真空チャンバに取り付けられ、試料にイオンビームを照射するイオンビーム源と、試料を固定する試料ホルダと、前記試料ホルダを固定する試料ホルダ固定具と、前記試料ホルダ、該試料ホルダに固定された試料の一部を遮蔽するマスク、前記試料ホルダを回転する試料回転機構および前記マスクと試料との遮蔽位置関係を調整するマスク位置調整部から構成される試料マスクユニットと、および前記マスクと試料との遮蔽位置関係を観測する光学顕微鏡とを備えたイオンミリング装置において、
前記試料ホルダは、角が面取りされた断面形状とされ、前記試料回転機構に取り付けられたとき前記試料回転機構によって回転可能とされ、
前記試料ホルダの断面の一面側が試料固定面とされ、
前記試料ホルダの前記試料固定面と垂直に接する面であって、前記試料の研磨されて観察される面の裏側の面に、SEM試料台支持部が備えるおねじ部直接ねじ挿入されるめねじ穴が設けられ
当該めねじ穴は、前記おねじ部直接ねじ挿入されることによって、試料を固定した前記試料ホルダSEM試料台を介さずに直接SEM試料台に固定できるようにされたこと
を特徴とするイオンミリング装置。
An ion beam source that is attached to a vacuum chamber and irradiates a sample with an ion beam, a sample holder that fixes a sample, a sample holder fixture that fixes the sample holder, the sample holder, and a sample fixed to the sample holder A mask that partially shields the sample, a sample rotation unit that rotates the sample holder, a sample mask unit that includes a mask position adjustment unit that adjusts a shielding positional relationship between the mask and the sample, and the mask and the sample In an ion milling apparatus equipped with an optical microscope for observing the shielding positional relationship,
The sample holder has a cross-sectional shape with chamfered corners, and can be rotated by the sample rotation mechanism when attached to the sample rotation mechanism.
One surface side of the cross section of the sample holder is a sample fixing surface,
A said surface in contact with the sample fixing surface perpendicular of the sample holder, the rear surface of the polished to a surface to be observed of the sample, because the male screw portion provided in the SEM sample stage support is screw inserted directly Screw holes are provided ,
The female screw hole, the male screw portion by being threaded directly inserted, wherein the sample holder into which a sample was fixed is to be fixed directly to the SEM sample stage without using the SEM sample stage Ion milling equipment.
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